2024년 4월 5주 (5월 1주)  커피자료 묶음

자료수집기간 20240420-0426 

● 지난주의 주요 커피 연구

▶ 커피 아로마 테라피는 일부 스트레스 감소 효과가 있다.(Pachimsawat팀)

▶ 커피 투입시 공기 온도가 높고 투입 커피량이 적으며 공기 유량이 많으면 커피 내 공극율이 높아진다. (Al-Shemmeri팀)

▶ 유기농 커피 구매에 영향을 미치는 것은 세상에 대한 배려 동기이고, 자기 관리를 위한 동기는 관련이 없다. (Laos-Espinoza팀)

▶ 차와 커피를 통한 카페인 섭취는 뼈 건강에 좋을 수 있다. (Li팀)

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요약: Cheung팀(2024)은 커피 로스팅 중 생성되는 호흡기 증상 관련 물질인 디아세틸, 2,3-펜테인디온의 커피 가공 중 노출 정도와 그 영향력을 조사했다. 이에 따르면, 노출량은 로스팅에서 디아세틸 4.7ppb, 펜테인디온 4.1ppb; 분쇄에서 22.5와 19.3; 포장에서 10.8과 9.3으로 나타났다. 저자는 8시간 동안 작업시 노출량은 디아세틸의 경우 미국 국립산업안전보건연구원의 권장 노출 한도 (5ppb)를 초과하는데 비해 2,3-펜테인디온은 초과하지 않는다고 말한다. 또한 설문에 따르면, 작업자는 코, 눈, 전신 증상을 보고한 것으로 나타났다. 

인용(APA): Cheung, K., Whitelaw, J., & Apthorpe, L. (2024). Exposures and Health Effects of Diacetyl and 2, 3-Pentanedione in a Coffee Processing Facility. New Zealand Journal of Health and Safety Practice, 1(1).

링크: https://ojs.victoria.ac.nz/nzjhsp/article/view/8679

키워드:   #디아세틸 #펜테인디온

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요약: Rahmawati & Asrori(2024)는 로부스타 커피를 사용한 핫 브루(프렌치 프레스, 96도, 6분)와 콜드 브루(프렌치 프레스, 20-25도 물 주입 후 2-8도 환경에서 12시간)의 물리화학적 속성을 비교했다. 연구 결과 핫 브루의 카페인 농도는 23.95μg/mL인데 비해 콜드 브루는 44.63μg/mL이고, 둘 간 함량은 유의한 차이가 있었다. 

인용(APA): Rahmawati, I., & Asrori, S. H. (2024). Comparative Analysis of Caffeine Content in Cold and Hot Brewed Robusta Coffee Using High-Performance Liquid Chromatography (HPLC). JKPK (Jurnal Kimia dan Pendidikan Kimia), 9(1), 15-25.

링크: https://jurnal.uns.ac.id/jkpk/article/view/84991

키워드:   #콜드 브루 #카페인

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요약: Pachimsawat팀(2024)은 태국 방콕 마히돌 대 치대 대학원생(실험군 32, 대조군 26; 평균 28.34세)을 대상으로 여러 방식(커피 패드, 선풍기, 디퓨저)으로 커피 아로마 테라피(이탈리아에서 제조한 유기농 생산 커피 에센셜 오일을 5:100으로 증류수에 희석)를 시행하고 프리젠테이션 시청 후 스트레스 수치 변화(침의 알파 아밀레이스 - 수치가 높으면 스트레스 상태, 코르티솔 - 수치가 높으면 스트레스 상, 크로모그라닌 A, 맥박)를 살폈다. 연구 결과, 프리젠테이션 시청 후 대조군의 아밀레이스 수치는 176.62%인데 비해 커피 아로마 실험군의 수치는 평군 81.02%(52.27-104.95); 코르티솔 수치는 34% 대비 21.85%(17.81-24.61); 크로모그라닌 수치는 9.62% 대비 29.23(26.33-33.35); 맥박은 +6.90bpm 대비 -2.07(-7.67- -0.83)으로 나타났다. 저자는 코르티솔 수치 차이는 유의성이 없다고 지적하고, 아밀레이스 수치 및 맥박 수치 변화에 한정할 경우 커피 아로마 테라피는 스트레스 감소 효과가 있다고 말한다. 또한 저자는 아로마 분사 방식에 따른 차이는 없다고 말한다. 

인용(APA): Pachimsawat, P., Tammayan, M., Do, T. K. A., & Jantaratnotai, N. (2024). The Use of Coffee Aroma for Stress Reduction in Postgraduate Dental Students. International Dental Journal.

링크: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0020653924001059

키워드:   #아로마테라피

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요약: Al-Shemmeri팀(2024)은 로스팅 진행 중 환경과 커피 변화가 나타난다고 설명하고, 로스팅에 의한 이들 고유 속성 변화를 측정함으로써 물리화학적 변화 매핑, 추출 조사, 공정과 제품 편차 저감을 위한 피드백 분석 자료 제공 효과가 있다고 말한다. 그는 특히 커피콩 구조와 부피 팽창, 기체 발생과 관련해 x선 단층촬영을 통해 커피콩 내 공극 발달 상황을 살폈다. 

저자에 따르면 로스팅 진행 중 나타나는 환경-커피 변화는 다음과 같다.

- 인입 공기 온도는 투입시 잠시 하락했다 회복 후 일정하게 유지

- 배출 공기 온도는 투입시 크게 낮아진 뒤 급격히 상승하고 점차 기울기가 꺾임

- 커피 온도(표기상)는 투입시 크기 낮아진 뒤 급격히 상승하고 점차 기울기가 줄어듦. 일정 시간 뒤로는 배출 공기 온도가 커피 온도보다 높음

- 부피는 선형으로 증가함

- 명도는 S 자 형태로 초기 다소 밝아졌다가 이후 어두워짐

- 질량은 선형에 가깝게 약간 감소함

- 밀도는 지속적으로 감소하며 1차 크랙 약간 전에 기울기가 줄어듦

- 수분 함량은 지속적으로 감소하며 1차 크랙 전에 기울기가 줄어듦

또한, 저자는 커피 팽창과 공극에 대해 다음과 같이 설명한다.

- 로스팅 진행 중 커피 내 수분 기화 및 클로로겐산 분해로 발생하는 이산화탄소는 세포 내 증기압을 높여 팽창의 원인이 된다. 세포 내 증기압은 최대 20기압에 달하는 것으로 보인다.

- 커피 온도가 100-160도, 수분 6-8% 상황에서 셀룰로스, 만난, 아라비노갈락탄 등 커피의 다당류가 부드러워지면서 탄력이 생기는 고무질 상태로의 전환이 일어난다. 

- 1차 크랙 이후는 세포 내부 압력이 줄어들고 다당류가 반졀정 유리질 상태로 변하면서 부피 팽창이 줄어드는 것으로 보인다. 

- 커피콩 내 공극은 생두 상태에도 있을 수 있기에 공극 발달과 부피 팽창은 반드시 상관관계가 있는 것은 아니다. 

연구진은 케냐 산 아라비카 커피를 인입 온도 및 중량과 팬 속도를 달리 해 로스팅(스파우트 베드 로스터, 200-350g, 220-280도, 00141- 0.0228kg/s)하고 색도가 70(ColorTrack Benchtop)이 되기까지의 시간을 측정하는 외, 결과물의 무게, 수분 함량, 크기, 밀도, 색상, 열적 특성, 다공성을 측정했다. 

연구 결과, 시간-온도 프로필은 터닝 포인트를 지나서부터 인입 온도가 높을수록 배치 크기가 작을수록, 공기 유량이 클수록 열전달율은 상승한 결과 목표 색상까지의 시간은 줄어들었다. 이때, 유입 공기 온도가 낮거나 공기 유량이 많은 경우 터닝 포인트 온도는 낮아졌지만 터닝 포인트 발생 시점은 변화가 없었다. 

질량과 수분 감소율은 열전달율이 높을수록 커졌다. 저자는 질량 감소량이 건조 기준 7.9-9.4%로서 껍질 0.4%를 제하면 주된 감소는 수분(10.06% -> 1.01-1.63%)이라고 말한다. 저자는 인입 공기 온도가 235도 이하인 경우는 커피가 질량 평형에 도달하는 편인데 비해 235도 초과인 경우는 질량 감소가 계속되는 모습이 보였다고 말한다. 

저자는 수분 변화에 대해 색상, 질량, 부피가 상관 관계가 있다고 말한다. 또한 저자는 수분이 낮아지면(강로스팅) 열전도도는 감소, 비열은 증가한다고 말한다. 

커피콩의 공극 구조는 조직의 중앙 부분을 중심으로 대칭 형태로 펼쳐졌다. 커피콩 중심부의 공극은 형성 초기는 막힌 상태로 각자 떨어져 있는데 비해 바깥쪽은 공극 간 연결이 많았다. 저자는 공극율은 로스팅을 통해 40-60% 증가했다고 말한다. 초기에는 수분이 급속히 빠져나가고 표면이 건조하면서 비교적 느리게 공극이 변화한다고 설명한다.공기 온도는 공극율 변화에 영향을 미치는데, 저자는 커피콩에 수분이 존재할 경우 클로로겐산 분해 및 이산화탄소 발생이 촉진되면서 공극율이 커진다고 말한다.  로스팅 온도가 낮은 경우는 시간이 지날수록 공극율 변화가 줄어들었고, 인입 공기 온도가 220-265도 사이에서는 최종 공극율 차이가 크지 않은데 비해, 265-280도 사이에서는 공극율이 훨씬 크게 나타났따. 저자는 이에 대해 280도 로스팅 조건이 고무질로의 상태변화가 빨리 일어나는 때문이라고 설명한다. 

저자는 자료를 바탕으로, 인입 온도가 낮거나 커피 용량이 크거나 인입 공기 유량이 적으면 커피콩의 공극율 변화가 적고 밀도는 높고 균일성이 커지는데 비해, 인입 온도가 높거나 커피 용량이 적거나 인입 공기 유량이 크면 공극율이 커지면서 추출 수율을 높일 수 있다고 말한다. 

인용(APA): Al-Shemmeri, M., Fryer, P., Farr, R., & Lopez-Quiroga, E. (2024). Development of Coffee Bean Porosity and Thermophysical Properties During Roasting. Journal of Food Engineering, 112096.

링크: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0260877424001626

키워드:   #공극율 #로스팅

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요약: Suherman팀(2024)은 태양열을 사용하는 생두 건조기의 성능 및 효율을 살폈다. 저자는 연구 온도 범위(40-50도)에서 최적 온도는 50도이고, 구름 없는 맑은 환경에서 일조량은 평균 974.36W/m^2 이고, 커피 씨앗의 수분 함량이 초기 45%에서 12.5% 미만으로 줄어드는 데는 12-16시간이 소요되고 건조 효율은 0-54%, 집열기 효율은 67.33-88.24%, 최고 에너지 이용율은 22.96%라고 말한다. 저자에 따르면, 엑서지(변환 가능한 에너지) 효율 평균값은 40도에서 53.95%, 45도에서 54.72%, 50도에서 56.88%이다. 

인용(APA): Suherman, S., Hadiyanto, H., Asy-Syaqiq, M. A., Ghassani, G. A., & Ajundasari, M. (2024). Energy and exergy performance evaluation of a drying coffee beans system using a photovoltaic–direct solar dryer at different drying temperature conditions. International Journal of Ambient Energy, 45(1), 2344548.

링크: https://www.tandfonline.com/doi/abs/10.1080/01430750.2024.2344548

키워드:   #태양열 #건조

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요약: Laos-Espinoza팀(2024)은 SOR모델(Stimuli-Organization-Response, 소비자 행동 연구 모델, 광고의 경우 특정 자극이 소비자 감정과 인식에 미치는 영향 및 구매 의도와 브랜드 인식에 미치는 영향을 살핌)을 적용해 유기농 제품에 대한 소비자 구매 의도를 살폈다. 

저자는 기존 문헌을 바탕으로, 유기농 식품 소비에 관한 소비자 동기 연구는 크게 두 가지 (환경 보존과 타인 복지 향상을 위한 친사회-환경/이타적 소비; 소비가 개인의 웰빙에 미치는 영향에 대한 우려)로 나뉘며, 이는 각각 사회-환경적 개념, 개인적 (건강 인식/관심) 이익에 연결된다고 말한다. 저자는 또한 자극에 대한 소비자 태도가 쾌락적 태도와 실용적 태도로 나뉘며, 이들은 각각 정서적 만족을 위한 감각적 요소, 실용적 만족을 위한 가치에 관한 전반적 평가와 관련 있다고 말한다. 저자는 이에 따라 가설을 정하고 스페인 내 참가자 570명에게 페루 사티포 산 커피에 대해 살폈다. 

연구 결과, 세상을 보호하고자 하는 동기는 유기농 커피에 대한 쾌락적, 실용적 태도 모두를 이끄는데 비해, 자기 관리를 위한 동기는 유기농 커피에 대한 쾌락적, 실용적 태도를 이끌지 않는 것으로 나타났다. 한편, 쾌락적, 실용적 태도는 모두 유기농 커피 구매 의도를 결정하는 것으로 나타났다. 

저자는 자료를 바탕으로, 세상에 대한 배려 관점은 쾌락적 태도와 실용적 태도에 양의 관련성을 미치고, 이는 다시 유기농 커피 구매와 양의 관련성을 맺는다고 말한다. 

인용(APA): Laos-Espinoza, J., Olarte-Pascual, C., Juaneda-Ayensa, E., & García-Milon, A. (2024). Why do you want an organic coffee? Self-care vs. world-care: A new SOR model approach to explain organic product purchase intentions of Spanish consumers. Food Quality and Preference, 105203.

링크: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0950329324001058

키워드:   #SOR 

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요약: Barroso팀(2024)은 콜드 브루 추출 후 동결 건조해 인스턴트 가공하는 과정에서 추출 시간을 줄이는 방식과 동결 보호제(만니톨, 프럭토스 등 보관 기간을 늘리고 해동시 재료를 보호하는 역할)를 사용하는 방식이 음료에 미치는 영향을 살폈다. 

연구진은 브라질 카펠리냐 지역 산 커피를 로스팅-분쇄(#30메시)하고 동결 보호제로서 만니톨, 프럭토스를 첨가 또는 첨가시키지 않은 채 콜드 브루(24도, 커피 대 물 30%비, 45분 교반) 추출한 뒤 액체 질소 처리해 동결한 뒤 -40~10도 조건에서 48시간 동결 건조 진행하고, 콜드 브루 추출물 및 동결 건조 커피의 속성을 평가했다. 

연구 결과, 콜드 브루 추출물 및 동결 건조 커피는 황색포도상구균 등이 검출되지 않았다. 콜드 브루(프럭토스, 만니톨, 비첨가)는 pH 5.56, 5.60, 5.61, 총 고형분 함량은 14.40, 14.03, 11.33브릭스, 항산화력은 58.51%, 62.40, 88.12, 카페인 함량은 4.04, 4.02, 4.05mg/mL로 나타났다. 동결 건조 커피는 항산화력이 각각 52.17, 49.94, 52.23, 카페인 함량은 3.68, 3.68, 3.70으로 카페인 함량에 대해서는 둘 다 유의한 차이가 없었다. 동결 건조 커피는 수분활성도는 0.26, 0.25, 0.15, 수분 함량은 11.26%, 4.78, 2.86, 용해도는 55.03, 61.40, 86.03%, 젖기까지의 시간은 3.50, 1.48, 1.25분으로 나타났다. 

저자는 자료를 바탕으로, 동결 보호제를 사용하면 해당 성분이 반영되면서 총 고형물 함량이 증가한다고 설명하고, 나아가 음료 질감 면에서 동결 보호제를 사용한 쪽이 보다 우수했지만, 그 차이가 큰 정도는 아니기에 경제성은 떨어진다고 말한다. 

인용(APA): Barroso, L. A., Viegas, C., Stančiauskaitė, M., Macedo, A. S., Lemos, I. L., da Costa, J. M. G., ... & Fonte, P. (2024). Impact of the Use of Cryoprotectants in the Production of Freeze-Dried Soluble Coffee from Cold Brew Arabica Coffee. Food and Bioprocess Technology, 1-14.

링크: https://link.springer.com/article/10.1007/s11947-024-03387-z

키워드:   #콜드브루 #동결건조 #동결보호제

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요약: Li팀(2024)은 메타 분석을 통해 커피(373,522인)와 차(395,866인)음용에 의한 카페인 섭취와 골밀도(66,628인) 및 골절(426,795건)과의 관련성을 살폈다. 연구 결과, 차 음용에 의한 카페인 섭취는 골밀도와 양의 관련성, 골절과는 음의 관련성(오즈비0.79)를 나타냈다. 커피 음용에 의한 카페인 섭취 또한 골밀도와 양의 관련성을 나타냈다. 저자는 자료를 바탕으로, 차와 커피를 통한 카페인 섭취는 뼈 건강에 도움이 될 수 있다고 말한다. 

인용(APA): Li, G. H. Y., Tang, C. M., Wu, S. M., & Cheung, C. L. (2024). Causal association of genetically determined caffeine intake from tea or coffee with bone health: a two-sample Mendelian randomization study. Postgraduate Medical Journal, qgae051.

링크: https://academic.oup.com/pmj/advance-article-abstract/doi/10.1093/postmj/qgae051/7656623

키워드:   #카페인 #골밀도

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요약: Ho(2024)는 산지와 가공법이 다른 60가지 생두에 대해 판매점(스윗마리아)에서 기재한 향미 속성과 근적외선 분광 자료를 비교해 상호 관련성을 살피고 향미를 예측하고자 했다. 저자는 판매점이 제공한 향미 속성 점수 중 SCA 향미 휠에서 상위 카테고리 3개(floral, fruit, spice), 하위 카테고리 6개(honey, sugar, berry, citrus, cocoa, nut)에 대해 분광 자료와 비교했다. 

연구 결과, 판매점은 sugar, body는 모든 제품에서 언급했고 이외 cocoa(54), fruit(51), caramel(42)를 다수 언급한데 비해 floral(15)은 적게 언급했다. 저자는 위 9개 향미 속성으로는 산지에 따른 구분은 불가능했고, 다만 향미 속성 간 향미 휠 체계 관련성(fruits 의 하위 단계로 citrus, berry가 있음)와 속성 간 사용 대립(honey를 쓰면 caramel을 적게 씀)과 향미 휠 내 인접성(nutty-cocoa, honey-caramel)을 바탕으로 모델링할 경우, 이진 관련성 방식에서 평균 정확도 69%를 달성할 수 있었다고 말한다. 

인용(APA): Ho, S. (2024). Exploration of Multi-Label Classification Techniques for Modelling of Specialty Arabica Coffee Flavour Notes.

링크: https://chemrxiv.org/engage/chemrxiv/article-details/662865d921291e5d1d889ffa

키워드:   #향미 #모델링

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요약: Chiu팀(2024)은 에스프레소 머신에 초음파 발생 장치 결합하고, 에스프레소 크기로 분쇄한 커피를 용량을 달리 해 (6-18g) 담고(소량은 18g 용량, 대량은 25g용량 바스켓 사용) 실온의 물을 사용해 초음파 추출(프리인퓨전 후 초음파 100W cnffur 27.2-38.8kHz)한 뒤 결과물을 분석했다. 

연구 결과, 해당 머신(브레빌 BES920)의 공명 주파수는 38280Hz로 실험 주파수 대비 소폭 낮았다. 바스켓 내 커피는 진동으로 인해 중심이 치우친 굴곡을 이룰 수 있었다. 

결과물은 초음파 조사에 따라 pH는 유의한 차이가 없었으나 pH 6.0-8.0 범위에서 적정 산도는 유의한 차이가 있었다. 추출물의 색상은 커피를 100% 담은 경우를 제외하면 초음파를 조사한 쪽이 더 밝고 연하게 나타났는데, 커피를 담은 비율이 적을수록 그 차이는 컸다. 또한 커피를 담은 비율이 적을수록 색은 더 밝게, 더 연하게 나타났다. 저자는 이를 초음파에 의한 기름의 유화 때문으로 설명했다. 

수율은 초음파 조사 쪽은 18.04-33.44%로서 커피를 담은 비율이 높을수록 낮았다. 초음파를 조사하지 않은 쪽은 18.15-15.05로서 여기서는 커피를 담은 비율이 높은 경우 더 높았다. 카페인 함량은 초음파 조사 쪽은 1.34-1.84mg/mL, 대조군은 0.74-1.1mg/mL이고, 초음파 조사 쪽은 커피를 담은 비율이 높은 경우 추출량이 줄었다. 지방산 함량 또한 초음파 조사 쪽이 더 높고, 해당 실험군에서는 커피를 담은 비율이 놎은 경우 낮았다. 

저자는 또한 상온 물로 커피를 50% 담고 1분간 추출하는 실험에서, 초음파를 조사한 쪽이 수율 19.10%인데 비해 대조군은 14.73%라고 말한다. 나아가, 초음파를 조사한 쪽은 15초 추출시 수율이 14.74%, 5분 추출시는 23.26%이고, 온도를 달리(22, 90도, 시간은 30초로 동일) 한 경우 초음파 조사 쪽은 수율이 각각 14.76, 22.86인데 비해 대조군은 10.33, 19.38이라고 말한다. 

관능 평가에서는 초음파 조사에 따라 향 강도, 다크 초코렛 향, 신맛 향미, 쓴맛 향미, 쓴맛 애프터테이스트가 유의하게 다른 것으로 나타났다. 저자는 24시간 추출한 콜드 브루와 1분 추출한 초음파 조사 콜드 브루 추출물이  특히 향미, 애프터테이스트를 비롯한 향미 속성 점수가 비슷했다고 지적한다. 

인용(APA): Chiu, S. H., Naliyadhara, N., Bucknall, M. P., Thomas, D. S., Smyth, H. E., Nadolny, J. M., ... & Trujillo, F. J. (2024). Coffee brewing sonoreactor for reducing the time of cold brew from several hours to minutes while maintaining sensory attributes. Ultrasonics Sonochemistry, 106885.

링크: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1350417724001330

키워드:   #초음파 #콜드브루

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